JPS6345498B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンのトルク変動抑制装置に関
するものである。

一般に、エンジンにおいては、シリンダ内の爆
発力をピストン系を介してクランク軸の回転に変
換するため、クランク軸が１回転する間に、この
回転と同期して燃焼ガス圧によつて生じる爆発ト
ルク変動とピストン系の往復慣性力によつて生じ
る慣性トルク変動とによるトルク変動が発生す
る。そして、このクランク軸に発生する回転トル
ク変動は、振動、歯打ち音等を生起するものであ
つて、種々の弊害を有する。

従来より、上記クランク軸の回転トルク変動を
抑制するものとして、特開昭55−1431号公報に示
されるように、エンジンのクランク軸と一体に回
転運動する第１の磁束発生手段と、固定側の第２
の磁束発生手段とを設け、クランク軸に発生する
回転トルク変動に同期してこの回転トルク変動を
逆位相に磁気トルクを発生させてエンジンのトル
ク変動を抑制する技術が提案されている。しかる
に、上記提案技術では、従来のエンジンに第１お
よび第２磁束発生手段を別途に形成しなければな
らず、コスト面で不利になる問題がある。

そこで、本発明はかかる点に鑑み、エンジンの
クランク軸に発生する回転トルク変動のトルク増
大時にオルタネータのフイールドコイルにフイー
ルド電流を印加し、トルク増大時にクランク軸に
逆トルクを発生させ、エンジンのクランク軸に発
生する回転トルク変動を抑制するようにし、既存
のオルタネータを利用して回転トルク変動を抑制
し、振動、歯打ち音等を有効に防止せんとするも
のである。

すなわち、例えば、直列４気筒４サイクルエン
ジンにおいては、クランク軸が２回転する間に４
回爆発が行われることから、アイドリングのよう
な低回転時には、この爆発に伴う燃焼ガス圧によ
つて生じる爆発トルク変動により第５図Ａに示す
ような回転トルク変動が発生する。

これに対し、本発明では、第５図Ｂに示すよう
なフイールド電流を、クランク軸に発生する回転
トルク変動のトルク増大時にオルタネータのフイ
ールドコイルに印加し、このフイールド電流の印
加により、第５図Ｃに示すような負荷トルク（逆
トルク）が発生し、このＣの負荷トルクとＡの回
転トルクとの合成により、第５図Ｄに示すよう
な、クランク軸合成トルクとなり、その変動幅が
小さくなるよう抑制するのを基本的な事項として
いる。

その際、エンジンのクランク軸に発生する回転
トルク変動は、上記燃焼ガス圧によつて生じる爆
発トルク変動と、ピストン系の往復慣性力によつ
て生じる慣性トルク変動との和によつて発生する
ものである。しかして、上記爆発トルク変動と慣
性トルク変動とはその変動位相がずれているもの
であり、しかも、両者の和によるトルク変動はエ
ンジン回転数に応じ一定回転数を境にして、その
支配的なものが顕著に変化する。

すなわち、第３図および第４図には直列４気筒
４サイクルエンジンにおけるトルク変動を示して
おり、第３図で一点鎖線で示すものは燃焼ガス
圧によつて生じる爆発トルク変動であり、これに
対し、細実線で示すものはピストン系の往復慣
性力によつて生じる慣性トルク変動であり、両者
はその正負の変動がクランク角で略90度位相がず
れている。また、トルク変動量を示す第４図にお
いて、爆発トルク変動はエンジン回転数に関係
なく略一定であるのに対し（該値は負荷の大きさ
に応じて変化する）、慣性トルク変動はエンジ
ン回転数の増大とともに上昇している。よつて、
太実線で示す両者の和によるトルク変動（＋
）は、一定回転数Ｒ（約1200rpm）を極小値と
して変化し、この回転数Ｒより低回転域では爆発
トルク変動による変動が支配的で、高回転域で
は慣性トルク変動による変動が支配的となり、
低回転域と高回転域とではそのトルク増大時の位
相も略90度ずれて発生することになる。

上記点に関し、本発明では、エンジンのクラン
ク軸の回転位置を検出するタイミング検出手段
と、該タイミング検出手段の信号を受けて燃焼ガ
ス圧によつて生じる爆発トルク変動のトルク増大
時に合致した第１タイミングもしくはピストン系
の往復慣性力によつて生じる慣性トルク変動のト
ルク増大時に合致した第２タイミングでオルタネ
ータのフイールドコイルにフイールド電流を通電
するフイールド電流制御手段と、エンジン回転数
を検出しエンジン回転数が設定値以上のときに前
記第２タイミングでフイールド電流を印加する一
方、エンジン回転数が設定値未満のときに前記第
１タイミングでフイールド電流を印加するように
上記フイールド電流制御手段を調整する調整手段
とを設け、トルク増大時にクランク軸に逆トルク
を発生させ、エンジンのクランク軸に発生する回
転トルク変動を抑制するようにしたエンジンのト
ルク変動抑制装置を提供し、トルク変動を常に許
容レベル以下に抑制せんとするものである。

以下、本発明の実施例を図面に沿つて説明す
る。

実施例 １ 第１図において、１はフイールドコイル１ａと
ステータコイル１ｂとを備えたオルタネータであ
つて、該オルタネータ１のフイールドコイル１ａ
には、フイールド電流制御手段２が接続され、ま
た、このフイールド電流制御手段２にはタイミン
グ検出手段３が接続されている。上記タイミング
検出手段３はエンジンの爆発と同期してクランク
軸（図示せず）の回転位置を検出するものであ
り、フイールド電流制御手段２はタイミング検出
手段３の信号を受けて、所定タイミングでオルタ
ネータ１のフイールドコイル１ａにフイールド電
流を通電するものである。

一方、オルタネータ１のステータコイル１ｂに
は、整流回路４を介してバツテリ５およびランプ
等の電気負荷６が接続されている。

前記タイミング検出手段３を構成するクランク
角センサー７は、各気筒のピストンが上死点位置
から所定角度遅れた位置（燃焼ガス圧による爆発
トルク変動のトルク増大時）にあるときに検出信
号を出力するものであつて、このクランク角セン
サー７の検出信号は波形整形回路８に入力されて
矩形波に整形される。

波形整形回路８の信号は、フイールド電流制御
手段２の遅延回路９を介して単位定マルチバイブ
レータ１０に出力され、この単安定マルチバイブ
レータ１０でフイールド電流を印加する時間に相
当する所定のパルス幅を有する信号とし、この信
号を駆動回路１１で増幅してオルタネータ１のフ
イールドコイル１ａに印加するものである。

上記フイールド電流制御手段２の遅延回路９に
は調整手段１２が接続され、この調整手段１２
は、運転状態（エンジン回転数）に応じてエンジ
ン回転数が設定値以上のときにフイールド電流制
御手段２の遅延回路９に信号を出力する。

この遅延回路９は、調整手段１２から信号を受
けたときに、波形整形回路８から単安定マルチバ
イブレータ１０に出力される信号を約90度（ピス
トン系の慣性力による慣性トルク変動のトルク増
大時に）遅らせるように動作することによりフイ
ールド電流を印加する時期を所定量遅延させるも
のである。

よつて、上記フイールド電流制御手段２は、遅
延回路９による遅延が行われていないときには、
燃焼ガス圧によつて生じる爆発トルク変動のトル
ク増大時に合致した第１タイミングでフイールド
電流を印加し、一方、遅延回路９による遅延が行
われているときには、ピストン系の往復慣性力に
よつて生じる慣性トルク変動のトルク増大時に合
致した第２タイミングでフイールド電流を印加す
るものである。

上記遅延回路９の動作を制御する調整手段１２
において、１３は点火回路、１４は該点火回路１
３からのイグニシヨンパルスを受けてその信号を
エンジン回転数の大きさに応じた電圧値に変換す
るＦ−Ｖ変換回路、１５は該Ｆ−Ｖ変換回路１４
の信号を基準電圧と比較し、エンジン回転数が設
定値Ｒ以上かどうかを判断する比較器で、Ｆ−Ｖ
変換回路１４からの信号が基準値以上となつたと
きに信号を遅延回路９に出力して、フイールド電
流制御手段２を第２タイミングに調整する一方、
エンジン回転数が設定値Ｒ未満のときには第１タ
イミングとして、フイールド電流を所定タイミン
グでオルタネータ１のフイールドコイル１ａに印
加するものである。

上記フイールドコイル１ａに印加されるフイー
ルド電流は、低回転時は第１タイミングで、高回
転時は第２タイミングで印加され、クランク軸に
発生する回転トルク変動のトルク増大時に通電さ
れるものであつて、このトルク増大時にオルタネ
ータ１で発電を行わせて、クランク軸に逆トルク
を発生させ、エンジンの爆発と同期してクランク
軸に発生する回転トルク変動を抑制するものであ
る。

実施例 ２ 本例は第２図に示し、前例と同様にフイールド
電流制御手段２によるフイールド電流の印加時期
を、エンジン回転数が設定値Ｒ未満のときに第１
タイミングに、設定値Ｒ以上のときに第２タイミ
ングに調整するものであり、タイミング検出手段
１６としては、調整手段１２と同様に点火回路１
３からエンジンのイグニシヨンパルスを検出する
ものが使用され、このイグニシヨンパルスは波形
整形回路８に入力されて矩形波に整形された後、
フイールド電流制御手段１７の切替回路１８を介
して第１もしくは第２遅延回路１９，２０に出力
される。

この切替回路１８は、調整手段１２の信号を受
け、エンジン回転数が設定値Ｒ未満のときには第
１接点１８ａを閉成し、設定値Ｒ以上のときには
第２接点１８ｂを閉成するものである。該切替回
路１８の第１接点１８ａに接続された第１遅延回
路１９は、点火時期からフイールド電流を印加す
る時期を低回転用に爆発トルク変動のトルク増大
時に合致した第１タイミングとなるよう所定量遅
らせるものであり、一方、切替回路１８の第２接
点１８ｂに接続された第２遅延回路２０は、点火
時期からフイールド電流を印加する時期を高回転
用に慣性トルク変動のトルク増大時に合致した第
２タイミングとなるよう低回転時よりもさらに所
定量（約90度）遅らせるものである。

第１もしくは第２遅延回路１９，２０の信号
は、単安定マルチバイブレータ１０に出力され、
フイールド電流を印加する時間を設定し、駆動回
路１１で増幅し、オルタネータ１のフイールドコ
イル１ａに通電する。その他は前例と同じであ
り、同一構造には同一符号を付して示す。

以上説明したように、本発明によれば、タイミ
ング検出手段とフイールド電流制御手段とエンジ
ン回転数検出手段と調整手段とを設けたことによ
り、エンジン回転数が変化しても常にトルク増大
時にクランク軸に逆トルクを発生させ、エンジン
のクランク軸に発生する回転トルク変動を効果的
に抑制することができ、振動、歯打ち音等の弊害
を改善することができ、しかも、既存のオルタネ
ータを利用して行えるものであつて、コイル的に
も有利となる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１を示す概略構成図、
第２図は実施例２を示す同概略構成図、第３図は
爆発トルク変動と慣性トルク変動との位相差を示
す説明図、第４図はエンジン回転数に対するトル
ク変動量の関係を示す説明図、第５図Ａ〜Ｄはト
ルク変動抑制作用を示す説明図である。 １……オルタネータ、１ａ……フイールドコイ
ル、１ｂ……ステータコイル、２，１７……フイ
ールド電流制御手段、３，１６……タイミング検
出手段、９，１９，２０……遅延回路、１２，２
１……調整手段、１８……切替回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンのクランク軸の回転位置を検出する
   タイミング検出手段と、該タイミング検出手段の
   信号を受けて燃焼ガス圧によつて生じる爆発トル
   ク変動のトルク増大時に合致した第１タイミング
   もしくはピストン系の往復慣性力によつて生じる
   慣性トルク変動のトルク増大時に合致した第２タ
   イミングでオルタネータのフイールドコイルにフ
   イールド電流を印加するフイールド電流制御手段
   と、エンジン回転数を検出しエンジン回転数が設
   定値以上のときに前記第２タイミングでフイール
   ド電流を印加する一方、エンジン回転数が設定値
   未満のときに前記第１タイミングでフイールド電
   流を印加するように上記フイールド電流制御手段
   を調整する調整手段とを設け、トルク増大時にク
   ランク軸に逆トルクを発生させ、エンジンのクラ
   ンク軸に発生する回転トルク変動を抑制するよう
   にしたことを特徴とするエンジンのトルク変動抑
   制装置。